Многофакторное техногенное загрязнение окружающей среды как фактор риска формирования цитогенетических нарушений у населения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Многофакторное техногенное загрязнение окружающей среды как фактор риска формирования цитогенетических нарушений у населения

А.В. Корсаков

Аннотация

Рассмотрена возможность применения микроядерного теста в буккальном эпителии при сравнении химического, радиационного и сочетанного радиационно-химического загрязнения среды. При сочетанном влиянии химического и радиационного факторов выявлено возможное проявление как аддитивных эффектов, так и синергизма и ингибирования. Сделан вывод, что цитогенетические характеристики буккального эпителия могут использоваться как биологический дозиметр суммарного уровня загрязнения окружающей среды.

Ключевые слова: окружающая среда, химическое загрязнение, радиоактивное загрязнение, сочетанное загрязнение, буккальный эпителий, цитогенетические нарушения, микроядерный тест.

Состояние окружающей природной среды обычно оценивается по присутствию тех или иных физических, химических и биологических загрязнителей. По официальным оценкам [3], 57% городского населения России подвергается высокому и очень высокому уровню загрязнения атмосферного воздуха. По-видимому, эти оценки не вполне корректны, так как экологический мониторинг учитывает несколько десятков веществ-загрязнителей (из нескольких сотен), регулярно и в больших количествах выбрасываемых в атмосферу учитываются бензопирен, формальдегид, фенол, оксид и диоксид азота, фтористый и хлористый водород, этилбензол, сероводород, сероуглерод, взвешенные вещества). Такая же ситуация с питьевой водой (из сотен веществ учитываются лишь нефтепродукты, некоторые тяжелые металлы и хлорорганические пестициды, нитриты, фосфаты, сульфаты, СПАВ и некоторые другие). При этом стандартным мониторингом учитываются порой не самые токсичные поллютанты [17].

Сходное положение и с физическими загрязнениями: в окружающей среде в результате испытаний атомного оружия, аварий на атомных электростанциях и работы промышленности находятся десятки долгоживущих антропогенных радионуклидов - источников опасных альфа- и бета-частиц и гамма-квантов (в том числе плутоний, йод, цезий, стронций, америций, криптон, тритий, радиоуглерод), мониторинг радиоактивного загрязнения ведется обычно лишь по цезию-137 [8].

С учетом большого и постоянно растущего числа ксенобиотиков задача мониторинга всех поллютантов становится практически неразрешимой. В качестве объективного показателя суммарного загрязнения окружающей среды может рассматриваться уровень экологически зависимой заболеваемости населения [11]. Но поскольку эта заболеваемость (кроме некоторых респираторных заболеваний и аллергий) обычно имеет латентный период по отношению к влиянию ксенобиотика, важно иметь какие-то индикаторы комплексного влияния загрязнения окружающей среды до роста заболеваемости. Среди известных индикаторов - уровень хромосомных аберраций и цитогенетических изменений (в том числе частота микроядер) эпителия ротовой полости - буккального эпителия [10].

48% населения Брянской области проживает на территориях с повышенным и высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха [3]. В Брянской области существуют территории с интенсивным радиационным загрязнением после Чернобыльской катастрофы (до 2997,0 кБк/м² по ¹³⁷Cs и 42,5 кБк/м² по ⁹⁰Sr) [1], а также территории сочетанных радиационно-химических воздействий [5].

Цель настоящей статьи - рассмотреть возможность применения микроядерного теста в буккальном эпителии при сравнении химического, радиационного и сочетанного радиационно-химического загрязнения среды.

Материалы и методы исследования. Оценка цитогенетического статуса в буккальном эпителии (БЭ) проводилась в 2010-2011 гг. у 242 детей 7-9 лет [11]. Обследовано 123 мальчика и 119 девочек, постоянно проживающих в Брянской области в пос. Клетня (59 чел.), г. Дятьково (69 чел.), пос. Творишино (42 чел.) и г. Новозыбкове (72 чел.), существенно различающихся по особенностям загрязнения территорий (табл. 1).

Таблица 1 Характеристика химического и радиационного загрязнения на территориях Брянской области (средние данные за 2000-2009 гг. [1; 7])

*Удельная величина валовых газообразных выбросов определена путем пересчета данных официальной паспортизации предприятий Брянской области [7] на число жителей данной административной территории.

Территория Новозыбкова находится на первом месте по величине радиационного и на втором - по величине химического загрязнения. Территория Дятьково характеризуется наиболее высоким (выше в 13-399 раз) уровнем химического загрязнения относительно других территорий. Территория Творишино характеризуется высоким уровнем радиационного загрязнения (лишь немного меньшим, чем в Новозыбкове).

По большинству показателей территория Клетни в десятки (по некоторым загрязнениям - в сотни) раз менее загрязненная, чем три другие. Исключение составляет диоксид серы, уровень которого ниже в Творишино. По сумме показателей химического и радиационного загрязнения Клетня принята за условно чистую (контрольную) территорию.

Забор буккального эпителия (БЭ) проводился деревянным стерильным шпателем. Анализировалось 500-1500 клеток БЭ от каждого ребенка. Полученные частоты пересчитывались на 1000 клеток (окончательный результат выражен в промилле, ‰). Всего проанализировано 237 000 клеток. Анализ проводился с помощью светового микроскопа Nikon при увеличении в 400 раз.

Высушенный на воздухе мазок на предметном стекле фиксировался - окрашивался по Лейшману (смесь азура-1, метиленового синего и желтого водорастворимого эозина) в течение 3-4 мин. Фиксатор сливали, мазок промывали проточной водопроводной водой при рН 6,5-7,0 (вода другой реакции приводит к плохой окраске препарата).

В исследование были включены дети, постоянно проживающие на данной территории и без противопоказаний, которые могли повлиять на частоту цитогенетических нарушений (без вирусных инфекций и простудных заболеваний, кариеса, стоматита и других воспалительных процессов в ротовой полости).

Учитывались следующие показатели (рисунок): цитогенетические нарушения - клетки с микроядрами (КМЯ) и протрузии разных форм (ПРФ); показатели пролиферации - двухъядерные клетки (ДК), клетки с более чем двумя ядрами (КЯ>2) и клетки с двойным ядром (ДЯ); показатели деструкции ядра - клетки с кариопикнозом (КП), кариорексисом (КР) и кариолизисом (КЛ). Статистический анализ полученных данных проводился с использованием средств пакета Microsoft Excel. В качестве среднего значения использовано выборочное среднее. Для проверки статистической значимости отклонений использован t-критерий Стьюдента.

Результаты исследования. В табл. 2 приведены выявленные частота цитогенетических нарушений, показатели пролиферации и деструкции ядра в БЭ мальчиков и девочек 7-9 лет, проживающих в разных экологических условиях.

Таблица 2 Сравнительная оценка частоты цитогенетических нарушений, показателей пролиферации и деструкции ядра в буккальном эпителии мальчиков и девочек 7-9 лет, проживающих в разных экологических условиях в Брянской области (х_ср±m на 1000 клеток, ‰) [6]

Примечание. Различия с контролем статистически достоверны: *р<0,001; **р<0,01; *** р<0,05.

Территория с сочетанным радиационно-химическим загрязнением (Новозыбков) отличается от контрольной по четырем показателям: КП - различия с контрольной территорией в 6,5 раза (р<0,001), КР - в 4,9 раза (р<0,05), КЛ - в 4,0 раза (р<0,001) и ДК - в 1,9 раза (р<0,001). Эта территория особенно выделяется среди других по высокой частоте клеток с деструкцией ядра - КП, КР и КЛ. Показатели КП и КЛ здесь достоверно (р<0,001) превышают аналогичные показатели не только контрольной территории (в 5,3 раза), но и территорий радиационного (в 3,0 раза) и химического (в 2,4 раза) загрязнения окружающей среды.

Территория с наибольшим уровнем химического загрязнения (Дятьково) отличается от контрольной по четырем показателям: КМЯ - в 73,5 раза (р<0,05), ДЯ - в 9 раз (р<0,001), ПРФ - в 7,8 раза (р<0,01) и КП - в 3,2 раза (р<0,001). На этой территории число КМЯ в 8,2 раза больше, чем в Творишино, и в 36,7 раза больше, чем в Новозыбкове.

Территория в основном с радиационным загрязнением (Творишино) статистически достоверно отличается от контрольной по трем показателям: ДЯ - в 19 раз (р<0,05), ПРФ - в 7,3 раза (р<0,05) и КП - в 2,3 раза (р<0,01). На этой территории заметно больше клеток с ДЯ.

Наибольшая частота КМЯ обнаружена на территории химического загрязнения; клеток с ДЯ - на территории радиационного загрязнения; ДК, клеток с КП, КР и КЛ - на территории сочетанного радиационно-химического загрязнения.

Обсуждение результатов. В условиях глобального загрязнения химическими и радиоактивными ксенобиотиками любые сравнения территорий будут сравнениями более загрязненных территорий не с чистыми, а лишь с менее загрязненными. То, что изученные выборки относятся к территориям, кратно различающимся по степени химической и радиационной нагрузки, позволяет предполагать, что обнаруженные различия цитогенетических характеристик отражают влияние специфических (химических и радиационных) факторов окружающей среды.

Полученные результаты по выборкам из Брянской области не противоречат опубликованным данным по дозозависимым цитогенетическим нарушениям БЭ детей с преобладанием КМЯ, ПРФ, ДК, межъядерных мостов, КП, КР, КЛ и конденсированного хроматина в ядре в условиях химического загрязнения окружающей среды [2; 4].

Обращает на себя внимание различие в частоте КМЯ у детей на территории Брянской области. Поскольку обычно средний уровень КМЯ составляет 1-3‰ [10], максимальный из обнаруженных в Брянской области средний уровень КМЯ (Дятьково, 1,47±0,67‰), казалось бы, не может рассматриваться как повышенный. Но этот уровень статистически достоверно выше средних частот МЯ не только на контрольной территории (в 74 раза), но и на территории радиационно-химического загрязнения (в 37 раз), и на территории радиационного загрязнения (в 8 раз). Этот и другие эффекты сочетанного влияния физического (радиационного) и химического загрязнения окружающей среды в реальной экологической ситуации, несомненно, требуют специальных дополнительных исследований. В приведенных данных по Брянской области наибольшее число отличий от контрольной территории обнаружено при сочетанном радиационно-химическом загрязнении. Это может указывать на аддитивный характер влияния радиационного и химического загрязнения на частоту цитогенетических нарушений. В то же время высокий уровень показателей деструкции ядра (КП, КР, КЛ) в регионе с сочетанным радиационно-химическим воздействием позволяет предполагать наличие синергизма, а низкий уровень цитогенетических нарушений на этой территории по показателям КМЯ и ПРФ - проявление эффекта ингибирования.

Рис. 1 Примеры цитогенетических нарушений в буккальном эпителии (окраска по Лейшману, х400) [6]: 1 - клетка с микроядром; 2 - клетка с двумя микроядрами; 3 - клетка с множеством микроядер; 4, 5 - клетка с протрузией ядра; 6 - двухъядерная клетка; 7 - клетка с тремя ядрами; 8 - клетка с четырьмя ядрами; 9 - клетка с двойным ядром; 10 - клетка с кариопикнозом; 11 - клетка с кариорексисом; 12 - клетка с кариолизисом

При дальнейшем накоплении данных по цитогенетическим изменениям БЭ у разных групп в разных условиях окружающей среды, особенно в динамике, может быть реализована высказанная более 20 лет назад идея использования БЭ как естественного биологического дозиметра качества окружающей природной среды [12]. Такой дозиметр позволил бы приблизить результаты широко проводимого экологического мониторинга по ограниченному числу показателей к оценке реального влияния всего комплекса загрязнений (ни сейчас, ни в будущем учесть влияние всех без исключения загрязнителей порознь невозможно). «Калибровка» такого дозиметра станет возможной при выяснении динамики изменения цитогенетических показателей в одной и той же группе при изменении интенсивности воздействия ксенобиотиков.

МЯ-тест по чувствительности к изменениям в состоянии окружающей среды не уступает тесту с использованием хромосомных аберраций, но является при этом менее трудоемким [5; 10]. Это преимущество (простота сбора и анализа материала, неинвазивность) может оказаться крайне существенным при использовании МЯ-теста буккального эпителия как биологического дозиметра суммарного уровня загрязнения среды обитания. Однако для этого необходима разработка шкалы измерений такого дозиметра - качественная и количественная градуировка изменений БЭ под влиянием факторов окружающей среды. Это станет возможным при накоплении данных по количественным и качественным цитогенетическим нарушениям БЭ под влиянием разной величины и мощности химических и физических воздействий.

Выводы

1. Полученные данные показывают, что уровень цитогенетических нарушений буккального эпителия связан с уровнем не только химического, но и радиационного загрязнения окружающей среды.

2. Наибольшее число отличий цитогенетических характеристик буккального эпителия обнаружено при сочетанном радиационно-химическом загрязнении, что, возможно, указывает на аддитивный характер влияния радиационного и химического факторов на частоту цитогенетических нарушений. В то же время высокий уровень показателей деструкции ядра на этой территории позволяет предполагать наличие синергизма, а низкий уровень цитогенетических нарушений по числу клеток с микроядрами и протрузий разных форм - проявление эффекта ингибирования совместным воздействием физического и химического загрязнений.

3. Полученные данные указывают на необходимость совершенствования гигиенических нормативов качества среды обитания людей, подвергшихся сочетанному влиянию химического и радиационного факторов окружающей среды.

4. При дальнейшем накоплении материала по уровню цитогенетических нарушений буккального эпителия при разной величине и мощности химических и физических (радиационных) воздействий станет возможной разработка методики биологической дозиметрии уровня загрязнения окружающей среды.

буккальный эпителий цитогенетический

Список литературы

1. Средние накопленные за 1986-2001 гг. эффективные дозы облучения жителей населенных пунктов Российской Федерации, находящихся в границах зон радиоактивного загрязнения вследствие катастрофы на Чернобыльской АЭС: справочник / под ред. Г.Я. Брукк. - М.: Мин-во здравоохранения РФ, 2002. - 206 с.

2. Бяхова М.М. Кариологические и иммунологические показатели у детей в условиях различного загрязнения атмосферного воздуха / М.М. Бяхова, Л.П. Сычева, В.С. Журков [и др.] // Гигиена и санитария. - 2010. - № 3. - С. 9-12.

3. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2012 году». - М.: М-во природ. ресурсов и экологии РФ, 2013. - 483 с.

4. Джамбетова П.М. Оценка влияния загрязнения почв нефтепродуктами на цитогенетический статус и показатели апоптоза в клетках буккального эпителия у детей / П.М. Джамбетова, Л.Г. Молочаева, А.Б. Махтиева [и др.] // Экологическая генетика. - 2009. - № 4. - С. 34-40.

5. Корсаков А.В. Комплексная эколого-гигиеническая оценка изменений состава среды как фактора риска для здоровья населения: монография / А.В. Корсаков, В.П. Михалев, В.П. Трошин. - Palmarium Academic Publishing, 2012. - 404 с.

6. Корсаков А.В. Влияние комплекса техногенных факторов среды обитания на частоту цитогенетических нарушений в буккальном эпителии детей младшего школьного возраста / А.В. Корсаков, В.П. Трошин, В.П. Михалев [и др.] // Вестн. Моск. ун-та. Сер. XXIII, Антропология. - 2012. - № 1. - C. 110-118.

7. Города и районы Брянской области (2000-2009 гг.): стат.сб. / под ред. Н.А. Муратовой. - Брянск: Брянскстат, 2010. - 845 с.

8. Онищенко Г.Г. Радиологические и медицинские последствия аварии на Чернобыльской АЭС в Российской Федерации / Г.Г. Онищенко // Гигиена и санитария. - 2007. - № 4. - С. 6-13.

9. Рахманин Ю.А. Современные направления методологии оценки риска / Ю.А. Рахманин, С.М. Новиков, Т.А. Шашина // Гигиена и санитария. - 2007. - № 3. - С. 3-9.

10. Сычева Л.П. Цитогенетический мониторинг для оценки безопасности среды обитания человека / Л.П. Сычева // Гигиена и санитария. - 2012. - № 6. - С. 68 - 72.

11. Яблоков А.В. Химическое и радиационное загрязнение среды как основные факторы дополнительной глобальной смертности в ХХ веке / А.В. Яблоков // Вопр. биол. медицины и фармацевт. химии. - 2004. - № 4. - С. 9-11.

12. Stich H.F. Towards an automized micronucleus assay as a internal dosimeter for carcinogen-exposed Human population groups / H.F. Stich, A.V. Acton, B. Palcic // Recent Results in Cancer Res. - 1990. - V. 120. - P. 94-108.

Размещено на Allbest.ru